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Relacionan un microbioma con la depresión y la inflamación cerebral en ratas de laboratorio
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Los científicos han demostrado que el trasplante de bacterias intestinales, de un animal que es vulnerable al estrés social a un animal no estresado, puede causar un comportamiento vulnerable en el receptor. La investigación revela detalles de las interacciones biológicas entre el cerebro y el intestino que algún día pueden conducir a tratamientos probióticos para trastornos psiquiátricos humanos como la depresión.
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"En ratas que muestran un comportamiento de tipo depresivo en una prueba de laboratorio, encontramos que el estrés cambia su microbioma intestinal, la población de bacterias en el intestino", señaló Seema Bhatnagar, neurocientífica del Departamento de Anestesiología y Cuidados Críticos del Hospital Infantil de Filadelfia (CHOP). "Además, cuando trasplantamos bacterias de esas ratas vulnerables al estrés a ratas que no habían sido estresadas, los animales receptores mostraron un comportamiento similar."
Bhatnagar agregó que el estrés también aumentó la inflamación en los cerebros de ratas vulnerables, y que esta inflamación apareció en ratas no estresadas después de recibir trasplantes de animales vulnerables.
El equipo del estudio publicó sus hallazgos en línea el 4 de marzo de 2019 en Molecular Psychiatry.
Bhatnagar dirige el Programa de Neurobiología del Estrés de CHOP, y muchos de sus coautores son miembros del Programa de Microbiomas de PennCHOP, una colaboración entre investigadores de CHOP y la Escuela de Medicina Perelman de la Universidad de Pennsylvania. El programa tiene como objetivo comprender mejor las comunidades de microbios dentro de nuestros cuerpos y alterar sus propiedades para mejorar la salud humana. Chunyu Zhao, de ese programa, realizó análisis de datos microbianos y es coautor del documento.
Los científicos ya saben que el cerebro y el intestino se influyen mutuamente. En humanos, los pacientes con trastornos psiquiátricos tienen poblaciones diferentes de microbios intestinales en comparación con los microbios en individuos sanos, con hallazgos paralelos que también se observan en modelos animales de enfermedades psiquiátricas. Este estudio investigó los mecanismos relacionados con la inflamación cerebral, los microbiomas y el estrés.
"Los seres humanos no reaccionan todos de la misma manera al mismo estrés: algunos son más vulnerables que otros a desarrollar trastornos psiquiátricos, otros son más resistentes", dijo Bhatnagar. "Algo similar sucede también en los animales de laboratorio."
En los roedores, las jerarquías sociales y la territorialidad son las principales fuentes de estrés. En el laboratorio, los investigadores modelan los factores estresantes con herramientas conductuales validadas, como una prueba de natación forzada o una prueba de derrota social, para examinar cómo los animales usan estrategias de afrontamiento para lidiar con el estrés. Las ratas que se las arreglan de manera más pasiva son más vulnerables a los efectos del estrés porque también exhiben más comportamientos de tipo ansioso y depresivo, mientras que las ratas que se las arreglan de manera más activa son más resistentes a los efectos del estrés social. Con base en estas evaluaciones, los investigadores clasificaron a los animales como vulnerables o resistentes.
El equipo de estudio luego analizó los microbiomas fecales de ratas vulnerables, ratas resistentes, un grupo de control no estresado y un grupo de placebo. Encontraron que las ratas vulnerables tenían proporciones más altas de ciertas bacterias, como Clostridia, que los otros grupos.
Luego realizaron trasplantes fecales de tres grupos de donantes -ratas vulnerables, ratas resistentes o ratas no estresadas- a ratas ingenuas, animales que no habían sido estresados. Encontraron que los diferentes microbiomas cambiaron el comportamiento depresivo. Las ratas que recibían trasplantes de ratas vulnerables eran más propensas a adoptar comportamientos depresivos, mientras que las ratas que recibían trasplantes de animales resistentes o de animales no estresados no exhibían ningún cambio en el comportamiento o en las medidas neurales. Los patrones de los procesos inflamatorios cerebrales en los receptores también se asemejan a los observados en los cerebros de los animales vulnerables, lo que sugiere que los efectos inmunomoduladores de las bacterias intestinales como la Clostridia pueden haber promovido esa inflamación. Sin embargo, los trasplantes no cambiaron significativamente el comportamiento similar a la ansiedad.
El hallazgo de que los trasplantes de intestinos de ratas vulnerables aumentaron el comportamiento de tipo depresivo pero no el comportamiento de tipo ansioso en receptores no estresados puede apuntar a diferentes mecanismos. Los autores dijeron que esta diferencia sugiere que los comportamientos de tipo depresivo están más regulados por el microbioma intestinal, mientras que los comportamientos de tipo ansioso están influenciados principalmente por los cambios en la actividad neuronal producidos por la experiencia de estrés.
"Aunque aún queda mucha más investigación por hacer, podemos prever aplicaciones futuras en las que podríamos aprovechar el conocimiento de las interacciones microbiomo-cerebro para tratar los trastornos psiquiátricos humanos", aseguró Bhatnagar. "La gente ya está tomando probióticos de venta libre como suplementos. Si finalmente podemos validar los efectos benéficos del comportamiento de bacterias específicas, podríamos preparar el escenario para nuevos tratamientos psiquiátricos"